Вариант 10
Задача: Рассчитать ток однофазного короткого замыкания в сети напряжением до 1000 В и с глухозаземленной нейтралью (рассчитать зануление).
Исходные данные:
1). Напряжение сети Uф=127 В.
2). Номинальный ток плавной вставки (плавкого предохранителя) Iн=15 А.
3). Тип и длина линии (от питающего трансформатора до потребителя): кабельная,
l=125 м.
4). Типы применяемых проводов:
а). Для нулевого защитного проводника – стальная полоса сечением S=20*4 мм2;
б). Для фазных проводов – медный круглый провод сечением 10 мм2;
5). Мощность трансформатора, питающего линию, и схема соединения трансформатора: 25 кВ*А, схема Д/Ун (треугольник – звезда).
6). Тип трансформатора: понижающий 6/0,4 кВ.
7). Потребитель – электродвигатель.
Решение сводится к проверке соблюдения условия срабатывания защиты
,
где Iк – ток однофазного короткого замыкания, А;
k – коэффициент, принимается в зависимости от типа защиты электроустановки;
Iном – номинальный ток плавкой вставки предохранителя или ток срабатывания автоматического выключателя, А.
Если защита осуществляется автоматическим выключателем, срабатывающим без выдержки времени, то k принимается в пределах 1,25-1,4. При устройстве защиты плавким предохранителем с целью быстрого отключения принимается k³3 (во взрывоопасных помещениях k³4). Если установка защищается автоматическим выключателем с обратной зависимостью характеристики от тока, подобной характеристике предохранителей, то и тогда k³3 (во взрывоопасных помещениях k³6).
1). Определяем по вышеприведенной формуле наименьшее допустимое по условиям срабатывания значение тока
А.
2). По таблице 5.7 (методичка №86) находим полное сопротивление трансформатора
zт=0,302 Ом для трансформаторов с обмотками низшего напряжения 220/127 В.
3). Вычислим сопротивление фазного проводника по формуле
где r - удельное сопротивление проводника, равное для меди 0,018 Ом*мм2/м;
l – длина проводника, м;
S – сечение проводника, мм2.
Тогда для линии длиной 125 м получаем активное сопротивление фазного проводника
Ом
4). Поскольку провод медный, принимаем внутреннее индуктивное сопротивление фазного проводника Хф=0.
5). Вычисляем плотность тока в стальном нулевом защитном проводнике
А/мм2
6). По таблице 5.8 (методичка №86) находим для полосы сечением 20*4 мм2 и
d=0,56 А/мм2 активное rw и индуктивное xw сопротивления стального проводника:
rw=5,18 Ом/км;
xw=3,14 Ом/км.
Тогда для линии длиной 125 м имеем
Ом
Ом
7). Определяем внешнее индуктивное сопротивление петли фаза – нуль, Ом
Ом/км,
где w - угловая частота, рад*с-1;
L – индуктивность линии, Г;
m - относительная магнитная проницаемость среды;
m0 =4p*10-7, Г/м – магнитная постоянная;
l – длина линии, м;
D – расстояние между проводами линии, м.
В практических расчетах обычно принимают хп=0,6 Ом/км, что соответствует расстоянию между проводами 0,7-1,0 м. Тогда в нашем случае
ХII=xп*l=0,6*0,125=0,075 Ом.
8). Вычисляем действительное значение тока однофазного короткого замыкания, проходящего по петле фаза – нуль при замыкании фазы на корпус двигателя, из условия, что
А
Вывод: Вычисленное значение тока однофазного короткого замыкания меньше допустимого значения тока по условиям срабатывания защиты (116,5<375 А), следовательно, проводник выбран неверно, так как не будет обеспечена отключающая способность системы зануления.
